JPH04370B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はバリスタ機能とコンデンサ機能をあわ
せて有する複合機能素子の製造方法に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来、電圧非直線抵抗特性を有するセラミツク
スとしてSiCバリスタや酸化亜鉛を主成分とする
バリスタがある。このようなバリスタは電流
（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性が近似的に、 Ｉ＝（Ｖ／Ｃ）〓 で表わされるものである。ここで、Ｃはバリスタ
固有の定数であり、αは電圧非直線指数である。
そして、SiCバリスタはSiC粒子間の接触バリア
を利用したものであり、電圧非直線指数αは２〜
７程度である。また、酸化亜鉛バリスタは酸化亜
鉛（ZnO）にBi₂O₃，CoO，MnO₂，Sb₂O₃等の金
属酸化物を微量添加して焼成することにより得ら
れる素子であり、その電圧非直線指数αが50にも
及ぶ素子である。このような素子は高電圧吸収に
すぐれた性能を有しているので、電子機器の安定
化や異常高電圧（サージ）からの保護の目的で使
用されている。しかしながら、このような従来の
バリスタは誘電率が小さく、また誘電損失角
（tanδ）が５〜10％と大きいためもつぱらバリス
タの用途にしか利用し得ない。

一方、コンデンサとしては、大きな誘電率を有
するチタン酸バリウム（BaTiO₃）やチタン酸ス
トロンチウム（SrTiO₃）を主成分とする誘電体
磁器が小形大容量のコンデンサとして広く電子回
路に使われている。しかしながら、素子に1mA
以上の電流が流れると破壊され、コンデンサとし
ての機能をなくする。

最近、電子機器は極めて高度な制御を要するよ
うになり、産業用はもとよりマイクロコンピユー
タの応用により、民生機器も極めて高精度を要求
されるようになつてきた。そして、マイクロコン
ピユータ等を構成するロジツク回路はパルス信号
により動作するため、必然的にノイズに影響され
やすいという欠点がある。このため、電子計算
機、バンキングマシン、交通制御機器等はノイズ
またはサージにより一旦誤動作、破壊を起こすと
社会的問題にもなる。このような問題の対策とし
て従来よりノイズフイルタが使用されてきた。ノ
イズとは電子機器を動作させるときの目的とする
信号電圧以外の妨害電圧のことであり、人工的に
発生するものと自然現象により発生するものとに
分けられる。そして、このようなノイズをコイル
とコンデンサを組み合せた回路で除去していた。
しかしながら、人工的に発生するノイズでは特に
送電線の遮断器の開閉に起因するもの、自然現象
によるノイズでは特に雷サージによるもの等はノ
イズの基本周波数が低く５〜20KHz程度であり、
従来のコイルとコンデンサの組み合わせだけでは
これらのノイズを除去することができなかつた。
このような問題にかんがみ、線間または線アース
間に電圧非直線抵抗体（バリスタ）を併用したノ
イズフイルタが最近しばしば使われている。この
ようなノイズフイルタは極めて広範囲にわたるノ
イズを除去しうるので、マイコン制御機器の誤動
作防止に有効である。しかしながら、このような
ノイズフイルタはそのセツト内部における部品点
数が多くなり、コスト高になる上、小形化の技術
動向に反するという欠点があつた。

発明の目的 本発明の目的は上記欠点に鑑み、バリスタ機能
とコンデンサ機能をあわせて有する複合機能素子
を安価に製造できる複合機能素子の製造方法を提
供することにある。

発明の構成 この目的を達成するために本発明における複合
機能素子の製造方法は、磁器コンデンサとして使
用できる誘電体磁器の焼結体を微粉砕して得た粉
体と、酸化亜鉛を主成分とし数種の金属酸化物を
有する粉体を、プラズマ溶射法により平板状の金
属板の相対向する面にそれぞれ溶射し、誘電体と
電圧非直線抵抗体を形成することを特徴とするも
のであり、この方法によつて得られた素子はバリ
スタとコンデンサの複合機能を備えているため、
従来のバリスタとコンデンサを並列に接続する回
路において１個の素子で用を果たすものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の複合機能素子の断面図であ
り、第２図はその等価回路である。図において、
１は平板状の金属板、２は誘電体、３は電圧非直
線抵抗体抗体、４は絶縁体、５は電極である。ま
た、６はバリスタ、７はコンデンサである。

まず、BaTiO₃の粉末にSrO，SnO₂，ZrO₂をそ
れぞれ0.01〜1.0モル％加え、十分に混合した。
これを直径25mm、厚さ５mmに成形し、1200〜1300
℃の温度で１〜３時間焼成した。次に、その焼結
体を微粉砕し、誘電体の微粉末を作つた。平均粉
径は約20μmである。次に、ZnOの粉末に、合計
量に対してBi₂O₃を0.5モル％、Co₂O₃を0.5モル
％、MnO₂を0.5モル％、Sb₂O₃を1.0モル％、
Cr₂O₃を0.5モル％の割合で加え、十分に混合し
た。これを直径25mm、厚さ５mmに成形し、1250℃
で２時間焼成した。次に、その焼結体を微粉砕
し、電圧非直線抵抗体の微粉末を作つた。平均粒
径は約20μmである。次に、アルミニウムの平板
状の金属板１を用意し、その片面側にプラズマ溶
射によつて誘電体の微粉末を溶射し、誘電体２を
形成した。次に、金属板１のもう一方の面にプラ
ズマ溶射によつて電圧非直線抵抗体の微粉末を溶
射し、電圧非直線抵抗体３を形成した。次に、金
属板１の上端部に樹脂またはガラスからなる絶縁
体４を形成し、その後誘電体２と電圧非直線抵抗
体３の表面に電極５を形成した。この電極５は誘
電体２と電圧非直線抵抗体３の両表面にまたがつ
て形成されている。このようにして、複合機能素
子を得た。なお、プラズマ溶射法は電気的アーク
によつて酸化物を高温で溶融すると同時に高圧の
不活性ガスによつて飛ばし、対象物に付着させて
膜を形成する方法である。今回の実施例での溶射
条件は60〜80KWの電気的アークで粉末を溶融
し、溶射距離は10cm、不活性ガスとしてArを使
つた。

このようにして得た複合機能素子の形状は10mm
×10mmで、アルミニウムの金属板１の厚みは１mm
で、誘電体２、電圧非直線抵抗体３の厚みは
100μm〜１mmであつた。また、性能は静電容量３
〜10nF、tanδ1.5〜２％、バリスタ電圧40〜
200V、αは20〜40、サージ耐量500〜1000Aであ
つた。これらの特性はプラズマ溶射の時間を変え
ることによつて可変である。また、実施例の溶射
時間は30秒〜２分間である。

尚、誘電体としてBaTiO₃系磁器を用いたが、
本発明の効果から考えて磁器コンデンサ材料で、
プラズマ溶射によつて誘電体を形成できるものな
らいずれも有効である。

また、金属板としてアルミニウム板を用いた
が、プラズマ溶射によつて溶射物が付着し、かつ
電極として機能するものならいずれも有効であ
る。

発明の効果 以上、詳細に求べたように本発明における複合
機能素子の製造方法は、金属板の相対向する面に
プラズマ溶射によつて誘電体と電圧非直線抵抗体
を形成することにより、容易にコンデンサとバリ
スタの両機能を有する素子を提供することがで
き、電子機器のノイズ対策部品として、その実用
的価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により得られた複合機能素
子の断面図、第２図はその等価回路を示す図であ
る。 １……金属板、２……誘電体、３……電圧非直
線抵抗体、５……電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘電体磁器の焼結体を微粉砕した粉体と、酸
   化亜鉛を主成分とし数種の金属酸化物を含有する
   粉体を、プラズマ溶射法により平板状の金属板の
   相対向する面にそれぞれ溶射し、誘電体と電圧非
   直線抵抗体を形成し、その後それらの両表面にま
   たがつて電極を形成することを特徴とする複合機
   能素子の製造方法。